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考虑系统变形的驱动桥准双曲面齿轮啮合效率计算方法

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 33-43页

作者：王钦贺迪桂良进胡智宇彭金范子杰清华大学车辆与运载学院汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 陕西汉德车桥有限公司西安710201 汉德车桥(株洲)齿轮有限公司株洲412000

准双曲面齿轮是驱动桥系统的关键零部件之一,常在高速重载工况下工作。由于系统变形大且齿面啮合状态复杂,重载工况下会引起齿面载荷的显著偏载。因此,考虑系统变形对准双曲面齿轮啮合性能的影响具有重要意义。该文针对复杂工况下的驱... 详细信息

准双曲面齿轮是驱动桥系统的关键零部件之一,常在高速重载工况下工作。由于系统变形大且齿面啮合状态复杂,重载工况下会引起齿面载荷的显著偏载。因此,考虑系统变形对准双曲面齿轮啮合性能的影响具有重要意义。该文针对复杂工况下的驱动桥准双曲面齿轮,提出了考虑系统变形的齿轮啮合效率计算方法。首先,将驱动桥系统简化为多支撑轴系耦合模型,计算不同载荷工况下系统变形引起的齿轮啮合错位量。然后,基于齿轮机床加工参数计算实际齿面,并采用齿轮摩擦加载接触分析(frictional loaded tooth contact analysis,FLTCA)方法求解得到实际运行工况下齿面载荷分布与啮合效率。最后,通过驱动桥台架试验对比不同工况下齿轮副齿面载荷分布和啮合效率。试验结果表明:系统变形对准双曲面齿轮齿面载荷分布具有不可忽略的影响。同时,该试验验证了驱动桥准双曲面齿轮啮合效率计算方法的有效性。

关键词：驱动桥准双曲面齿轮接触分析啮合效率混合润滑系统变形

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驱动桥摆线准双曲面齿轮啮合效率优化设计研究

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中国机械工程 2024年

作者：王钦贺迪薛建华彭金范子杰清华大学车辆与运载学院汽车安全与节能国家重点实验室陕西汉德车桥有限公司汉德车桥(株洲)齿轮有限公司

连续分度加工的摆线准双曲面齿轮具有生产周期短的特点，在商用车驱动桥领域得到了广泛的应用。齿面修形状态对齿轮副接触性能影响显著。本文基于齿轮摩擦加载接触分析方法(FLTCA)，建立了摆线准双曲面齿轮啮合效率优化设计方法。首先... 详细信息

连续分度加工的摆线准双曲面齿轮具有生产周期短的特点，在商用车驱动桥领域得到了广泛的应用。齿面修形状态对齿轮副接触性能影响显著。本文基于齿轮摩擦加载接触分析方法(FLTCA)，建立了摆线准双曲面齿轮啮合效率优化设计方法。首先，通过预设空载传动误差峰峰值和接触区位置，实现了对摆线准双曲面齿轮正、反车齿面的修形设计。然后基于修形面设计，以行驶工况下齿轮啮合效率最大为优化目标，并综合考虑了齿轮副加载传动误差峰峰值、双侧齿面满载接触印迹分布以及最大接触应力建立了优化分析模型。为了提高优化模型的求解速度，采用Kriging代理模型结合多岛遗传算法对优化模型进行了求解。最后，对某型号商用驱动桥摆线准双曲面齿轮副进行了实例设计和试验验证，通过空载接触印迹试验和整桥效率试验验证了本文优化方法的有效性。

关键词：驱动桥摆线准双曲面齿轮接触分析啮合效率优化

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基于语义工艺知识的驱动桥装配序列规划研究

图学学报 2024年第3期45卷 564-574页

作者：王刚锋张寰刘思濛岳萍张栋长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 国营四达机械制造公司陕西咸阳712200

针对工程机械驱动桥装配序列规划中缺乏基于知识的推理决策,难以实现复杂产品智能化装配的问题,提出一种基于语义工艺知识的装配序列规划方法。构建了驱动桥装配语义工艺知识信息模型,表达子装配体层级结构信息、属性信息和装配语义信... 详细信息

针对工程机械驱动桥装配序列规划中缺乏基于知识的推理决策,难以实现复杂产品智能化装配的问题,提出一种基于语义工艺知识的装配序列规划方法。构建了驱动桥装配语义工艺知识信息模型,表达子装配体层级结构信息、属性信息和装配语义信息。通过建立装配序列规划本体,并将SWRL规则引入装配本体,研究了工艺知识的语义表示和推理决策。采用Neo4j构建驱动桥工艺知识图谱,实现了典型结构子装配体装配序列快速识别。通过量化零件几何、物理属性和装配工艺信息对装配效率的影响,生成装配权重序列,并利用SWRL规则迭代修正形成非典型结构子装配体装配序列。以某型号压路机驱动桥装配序列生成与仿真,验证了该方法的可行性,为知识驱动的复杂产品装配序列规划提供参考。

关键词：装配序列规划驱动桥本体建模规则推理知识图谱

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大功率装载机驱动桥功率损失计算与分析

机械传动 2024年

作者：陈素姣张森博张寒羽梁兴华钱旭刘春宝徐文博柳工柳州传动件有限公司传动件研究所广西柳工机械股份有限公司吉林大学机械与航空航天工程学院郑机所(郑州)传动科技有限公司

在大功率装载机中，驱动桥是传动系统的关键部分，其较低的功率损失对保持持续的优良性能至关重要。由于内部结构的复杂性，计算其功率损失面临着挑战。为计算功率损失，在Matlab平台中搭建了包含主减速器、制动器和轮边减速器的驱动桥... 详细信息

在大功率装载机中，驱动桥是传动系统的关键部分，其较低的功率损失对保持持续的优良性能至关重要。由于内部结构的复杂性，计算其功率损失面临着挑战。为计算功率损失，在Matlab平台中搭建了包含主减速器、制动器和轮边减速器的驱动桥功率损失计算评估平台，得到驱动桥中各种功率损失的分布；并通过试验对计算评估平台的准确性进行了相应验证，计算误差在12%以内。本文的建模方法和结果为新一代驱动桥产品的快速低成本开发提供了重要参考。

关键词：驱动桥 Matlab平台功率损失试验

湿式驱动桥功率损失分析及主减速器润滑行为分析与优化

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湿式驱动桥功率损失分析及主减速器润滑行为分析与优化

作者：张森博吉林大学

学位级别：硕士

作为装载机核心传动部件的驱动桥,其在装载机的稳定运行方面扮演着重要角色。在动力传递中,由于齿轮和轴承等旋转部件与多相流之间的相互摩擦,从而产生功率损失,这些功率损失往往会转化成热,甚至诱发传动失效。同时,齿轮间的高速啮合区... 详细信息

作为装载机核心传动部件的驱动桥,其在装载机的稳定运行方面扮演着重要角色。在动力传递中,由于齿轮和轴承等旋转部件与多相流之间的相互摩擦,从而产生功率损失,这些功率损失往往会转化成热,甚至诱发传动失效。同时,齿轮间的高速啮合区及提供远距离支撑效果的轴承,发生润滑和冷却不足的问题尤为明显,最终导致驱动桥的传动性能弱化。因此,研究重载驱动桥的功率损失构成,设计满足工程需求的定向润滑强化方法,实现功率、润滑和换热的协同优化,对于开发本土化的高端重载驱动桥产品意义重大。本文采用理论-仿真-试验相结合的方法,对某型重载驱动桥的功率损失和多相流物理进行全面分析和优化,主要研究内容如下:1.采用理论数学模拟方法计算驱动桥的主减速器、制动器和轮边减速器的功率损失,并搭建功率损失计算平台,分析各功率损失的占比,量化功率损失中的主体元素,并通过试验验证功率损失计算平台的准确性。进一步,与齿轮啮合生热仿真结果对比,实现了计算-仿真-试验三者之间的对比验证。为主减速器性能分析和优化提供热流边界。2.基于计算流体力学(CFD)计算方法,搭建了齿轮润滑数值仿真模型,探索出了强化润滑和降低功率损失的方法。为验证方法的可行性,搭建了齿轮扰流试验,并与仿真结果对比发现,该方法使搅油阻力矩降低了50%左右并且具有定向输油的能力。验证了所提方法的可行性与数值建模框架的可靠性,为主减速器的抑制功损和强化润滑方法的相关机制研究提供了可靠的数值方法。3.综合研究了不同护罩配置对驱动桥主减速器的润滑性能的影响。从流场分布、流线分布和压力分布等方面解析了强化润滑的原因,揭示了所提工程化优化方法的润滑作用机制。从流量、阻力矩和油液体积分数的变化趋势,得出强化润滑与功率损失抑制的初始护罩方案。4.开发齿轮护罩多目标优化模型,改善齿轮护罩内流场分布并提高其润滑和散热性能。将齿轮护罩间隙作为优化变量,流量、功率损失和平衡温度作为优化目标,构建样本矩阵,建立克里金代理模型,运用遗传算法寻找最优参数组合。优化后主减速器内部流场分布更合理,齿轮护罩进出油口的压差增加更利于强化润滑和散热。优化后的齿轮护罩,功率损失降低了27.16%,流量增加了41.34%,平衡温度降低了6.67%,这意味着护罩配置的优化提高了驱动桥内部多相物理的可靠性。

关键词：驱动桥功率损失计算流体力学润滑

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某商用车驱动桥静、动态特性分析与拓扑优化

某商用车驱动桥静、动态特性分析与拓扑优化

作者：孙卓吉林大学

学位级别：硕士

随着汽车行业的蓬勃发展,人们对汽车的要求不再局限于动力性与经济性,对汽车的舒适性也提出了更高的要求。作为传动系统关键部件的驱动桥,结构复杂且工作环境恶劣,尤其是商用车需要经常进行长途运输或在状况恶劣的路面上行驶,驱动桥成... 详细信息

随着汽车行业的蓬勃发展,人们对汽车的要求不再局限于动力性与经济性,对汽车的舒适性也提出了更高的要求。作为传动系统关键部件的驱动桥,结构复杂且工作环境恶劣,尤其是商用车需要经常进行长途运输或在状况恶劣的路面上行驶,驱动桥成为整车振动噪声的重要贡献源。本文基于吉林大学与某汽车企业的合作项目,针对在整车试验中出现的驱动桥上振动噪声的问题,对桥壳的结构进行优化改进,避免了桥壳共振,达到了减振降噪的目的。本文的主要研究内容如下:首先,根据驱动桥实体结构建立驱动桥桥壳有限元模型,在有限元软件中进行模态仿真分析,得到结构的固有频率及模态阵型,对驱动桥桥壳进行自由状态下的台架试验,将试验结果与仿真结果进行对比,验证有限元模型的正确性。其次,对驱动桥桥壳静态特性进行计算与仿真分析。将汽车复杂的行驶工况简化为四种典型工况:匀速工况、加速工况、制动工况及转弯工况,对这四种工况下驱动桥在板簧座处、推力杆座处受力情况进行理论计算,依据计算结果在有限元软件中对桥壳加载相应的力与约束,得到桥壳的应力分布与位移变化情况,分析发现水平加速工况下的最大应力大于其他工况,各工况下的应力与位移都满足要求。再次,对驱动桥进行整车试验并进行动态响应分析。试验测试整车在匀速和匀加速行驶过程中驱动桥附近及驾驶室内的振动噪声。试验结果表明,在8挡加速工况下,驱动桥中桥后盖Z向有共振带存在,由齿轮的啮合激起驱动桥的固有频率从而引起共振;建立驱动桥内部轴系的有限元模型,与驱动桥桥壳进行装配,组成驱动桥总成有限元模型,对驱动桥总成有限元模型进行模态仿真分析,提取固有频率及模态振型,对于共振带所在频率段进行动态响应分析,发现在第18阶固有频率处驱动桥后盖出现较大的振动加速度峰值,振动幅度较大,且该峰值处后盖位置变形较大。最后,提出基于固有频率的桥壳拓扑优化的方法。针对驱动桥共振的问题,为改变驱动桥总成的固有频率,对驱动桥桥壳进行拓扑优化,以桥壳结构本身为设计变量空间,以驱动桥总成的第18阶固有频率为优化目标,以体积比为约束条件,经过迭代计算得到优化后的桥壳结构;根据优化结果,对桥壳结构进行改进,将桥壳鼓包厚度由11mm增加至15mm,将桥壳双臂厚度由11mm减小至7mm,得到优化后的桥壳模型,为验证优化效果,对优化后桥壳有限元模型进行静、动态特性分析,结果表明优化后驱动桥总成固有频率显著降低,桥壳后盖位置变形减小,且四种工况下的应力与位移皆有所减小,优化效果明显。本文提出了一种驱动桥桥壳结构的改进方案,有效避开了共振位置,对于合理地设计驱动桥的结构,改善重型商用车的振动噪声问题、提升乘坐舒适性与安全性具有重要的工程指导意义。

关键词：驱动桥静态特性动态响应有限元拓扑优化

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驱动桥主减速器壳体渗油问题分析及解决

汽车零部件 2024年第3期 68-73+83页

作者：张尤龙康一坡闫博刘明远中国第一汽车股份有限公司研发总院汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室

针对某驱动桥主减速器壳体在承载系耐久试验中出现的接合面渗油问题，基于有限元分析方法，对主减速器壳体密封性能进行分析，确定了接合面错移量大导致密封胶剪断为渗油现象的主要原因，并在工装已投无法大范围改动的前提下，从减小接... 详细信息

针对某驱动桥主减速器壳体在承载系耐久试验中出现的接合面渗油问题，基于有限元分析方法，对主减速器壳体密封性能进行分析，确定了接合面错移量大导致密封胶剪断为渗油现象的主要原因，并在工装已投无法大范围改动的前提下，从减小接合面错移量和防止密封胶剪断两个方向的对策出发寻找解决方案。改进后的方案经过试验验证，主减速器接合面未发生渗油现象。所建立的解决思路对预防和解决主减速器壳体渗油具有一定的工程应用价值。

关键词：驱动桥主减速器接合面有限元分析渗油

基于某高端商用车3.5t驱动桥总成的制动鼓噪声优化

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工程机械 2024年第7期55卷 88-92+10-11页

作者：覃江南满建树邹俊李秋明付学中方盛车桥(柳州)有限公司技术中心广西科技大学机械与汽车工程学院

为解决某高端商用车3.5 t驱动桥总成加速及带挡滑行异响的问题，进行加速及带挡滑行工况下的噪声测试、频谱分析和信号处理，确定异响原因为制动鼓没有实现动平衡。基于此，在动平衡机测控系统上对制动鼓进行动平衡测试和优化，结果表... 详细信息

为解决某高端商用车3.5 t驱动桥总成加速及带挡滑行异响的问题，进行加速及带挡滑行工况下的噪声测试、频谱分析和信号处理，确定异响原因为制动鼓没有实现动平衡。基于此，在动平衡机测控系统上对制动鼓进行动平衡测试和优化，结果表明，优化后车辆在加速工况和带挡滑行工况下整车噪声分别降低了1.5 dB和7.29 dB，且第9阶次噪声水平降低效果更加明显，下降了6.79 dB和13.1 dB。对制动鼓进行动平衡优化处理，可为提高驱动车桥总成的噪声优化能力以及解决加速及带挡滑行工况异响问题提供参考。

关键词：驱动桥噪声制动鼓动平衡测试

侧向加载工况驱动桥轮毂轴管有限元建模及分析

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汽车实用技术 2024年第14期49卷 57-62页

作者：闫振华于吉龙杜飞郭晓哲吉林大学机械与航空航天工程学院吉林长春130022 吉林省威创机电工程有限公司吉林长春130000

为预测侧向加载工况驱动桥轮毂轴管的应力分布,针对轮毂轴管进行了受力分析,建立了力学模型,并综合几何和力学分析,确定了轴承滚动体与滚道之间的接触载荷;将该载荷以线载荷的形式施加到轴承内圈滚道上,建立了轮毂轴管的有限元模型;基... 详细信息

为预测侧向加载工况驱动桥轮毂轴管的应力分布,针对轮毂轴管进行了受力分析,建立了力学模型,并综合几何和力学分析,确定了轴承滚动体与滚道之间的接触载荷;将该载荷以线载荷的形式施加到轴承内圈滚道上,建立了轮毂轴管的有限元模型;基于该模型获得了轮毂轴管的应力分布,并基于定性、定量方法验证了该有限元模型。结果表明,所给出的轮毂轴管有限元建模方法较简化方法,获得的应力分布更为合理,较大的应力位于结构刚度变化大的区域,即螺纹根部、轴承安装轴颈圆角、轮毂轴管根部圆角,研究结果可用于指导轮毂轴管设计。

关键词：驱动桥轮毂轴管有限元侧向加载